CN114864136B - 一种高伸率铝包钢芯铝绞线及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高伸率铝包钢芯铝绞线，包括铝包钢绞线和硬铝线，其中，所述硬铝线绞合在铝包钢绞线外面；绞合后铝包钢线的导电率不小于14％IACS,断后伸长率不小于2.5％；硬铝线的强度不小于160MPa,导电率不小于61.0％IACS；所述铝包钢绞线在与硬铝线进行绞合前，铝包钢线先绞合再时效处理。本发明中的铝包钢绞线经绞合后，再经时效退火，而后再与硬铝线进行绞合，铝包钢线在拉制及绞合过程中加工硬化，在时效过程中得到了去除应力，有效提高铝包钢线伸长率，从而保证铝包钢芯铝绞线铝线和铝包钢线强度的充分发挥，提高整根绞线的拉断力。
Description
技术领域
本发明涉及电缆制造领域，尤其涉及一种高伸率铝包钢芯铝绞线及其制造方法。
背景技术
架空输电线路常用导线分为钢芯铝绞线和铝包钢芯铝绞线，相比钢芯导线，铝包钢芯一方面可大幅提升导电率，降低线路损耗，另一方面可大大提高导线耐腐蚀性，提升导线寿命，随着双碳背景下绿色发展理念的推行，电力运输领域对节能方面的要求会越来越高，铝包钢芯铝绞线需求量将越来越大。
在输电线路架设过程中，出于线路自重导线会发生一定程度的变形，沿线路方向产生一定的应力，当输电线路用导线拉力不足时，会出现整根断裂的现象；现有铝包钢芯铝绞线中，加强芯铝包钢线的伸长率约1.0％，铝线的伸长率在1.5％～2.0％，由于铝包钢的伸长率小于铝线的伸长率，导致在拉力试验和应用过程中，超过铝包钢线的伸率极限时，其发生断裂，从而铝线的强度不能得到充分发挥，这一现象严重降低了导线整根拉断力，降低了线路的安全性。
发明内容
为解决上述技术背景中架空输电线路中铝包钢芯铝绞线中加强芯铝包钢线与铝线之间由于伸长率不同导致应力不均匀的技术问题，本发明的目的是提供一种高伸率铝包钢芯铝绞线。
实现本发明目的的技术方案是，一种高伸率铝包钢芯铝绞线，其特征在于：包括铝包钢绞线和硬铝线，其中，所述硬铝线绞合在铝包钢绞线外层；绞合后铝包钢线的导电率不小于14％IACS,断后伸长率不小于2.5％；硬铝线的强度不小于160MPa,导电率不小于61.0％IACS；所述铝包钢绞线在与硬铝线进行绞合前先经绞合和时效处理。
本发明方案中，对硬铝线绞合和铝包钢绞线外层在绞合之后进行时效，突破了现有技术中采用退火地方式提升伸长率的通常做法，可有效避免退火过程中带来的强度降低、表面硬度降低的问题，有效避免了退火过程中由于钢和铝材质不同、膨胀系数差异造成的分层现象，同时实现了伸长率的提升。
同时，本方案中由于采用了多种材料，在进行时效的过程中，可以有效消除绞合中晶格间产生的应力，从而有效提升伸长率，避免材料发生断脆。
同时，绞合之后进行退火，，有效去除了铝包钢线在拉制及绞合过程中加工硬化造成的内部应力，退火后的铝包钢绞线和硬铝再绞合，使得绞线更加服帖，性能更加稳定。
进一步地，所述铝包钢绞线最少7根，一般采用正规绞合方式进行排布，相邻层绞向相反。
进一步地，所述硬铝线为圆线或型线中的一种。在实际生产中，可根据需要选择硬铝线的形状。
进一步地，所述硬铝线层数为最少一层。一般采用正规绞合的方式进行排布，在铝包钢绞线外沿圆周紧密绞合排布。相邻层绞合方向相反。硬铝线的直径可以与铝包钢线相等，也可以与铝包钢线直径不等。
上述高伸率铝包钢芯铝绞线的制备方法，包括如下步骤：
S1、盘条制备：将坯料进行融钢、轧制、淬火，制得淬火钢丝盘条；
S2、包覆母线：将S1中制得的钢丝盘条进行清理，去除氧化铁皮，然后挤压包覆铝层，形成包覆铝线；
S3、拉制铝包钢线：将包覆母线经多模拉制，制得的铝包钢绞线；
S4、绞合铝包钢绞线：将多根铝包钢绞线按正规排列进行绞合；
S5、铝包钢绞线时效处理：将铝包钢绞线进行时效处理，制得高伸率铝包钢绞线；
S6、绞合硬铝线：在高伸率铝包钢绞线外同心紧密绞合硬铝线，制得高伸率铝包钢芯铝绞线。
上述工序采用包覆、多模拉制、绞合再进行时效的方案，可根据实际需要进行调整，以满足实际需要。
进一步地，所述步骤S1中制得的淬火钢丝盘条盘条钢号72A级及以上，强度1160-1380MPa,伸长率≥7.5％，选用强度、伸长率更高的盘条，以满足后续参数需要。
进一步地，所述步骤S2中，模腔温度430℃～450℃，温度过高或者过低，均会出现漏包、表面毛糙等情况。
进一步地，所述步骤S3中，拉丝延时系数为1.03～1.07，制得的铝包钢绞线强度为1100～1600MPa,铝包钢线的伸长率为1.0～1.6％。此处延时系数1.03～1.07是为了在伸长率与铝包钢线的强度之间取得平衡，当拉丝延时系数过大时会造成断线，当拉丝延时系数过小时，铝包钢线的强度会出现不足。
进一步地，所述步骤S5中，时效处理为三步分阶段设置，分别为150℃时效1小时，280℃时效4小时，150℃时效1小时。
本发明采用多级时效方案，其中，一级时效缓和升温期，确保外部包覆铝层和淬火钢丝在不同线膨胀系数下同步变形，二级时效是晶粒应力释放期，在保证强度的同时，提升铝包钢线的伸长率，三级再时效采用相对温和的冷却速度，确保铝与钢线冷却同步收缩，有效提升铝和钢的结合力。这种分步骤进行时效的方案，可以消除后续加工工序的硬化的技术问题。
采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：
(1)本发明对硬铝线绞合和铝包钢绞线外层在绞合之后进行时效，突破了现有技术中采用退火地方式提升伸长率的通常做法，可有效避免退火过程中带来的强度降低、表面硬度降低的问题，有效避免了退火过程中由于钢和铝材质不同、膨胀系数差异造成的分层现象，同时实现了伸长率的提升；又由于采用了先绞合后时效的方案，钢丝与包覆的铝层分布十分均匀，不会出现钢与铝之间进行分层的现象，不会不出现铝层的擦伤等现象。
(2)本发明绞合之后进行退火，可以避免退火后表面温度降低造成的表面变形问题，有效去除了绞合过程中造成的内部应力，铝包钢绞线和硬铝因绞合产生的裂痕可以得到弥合，使得其导电性能得到提升，使得绞线更加服帖，性能更加稳定，不需要再次拉拔进行加工硬化；且在退火过程中，可以有效消除绞合过程中不同元素的原子之间产生的应力，从而有效提升伸长率，避免材料发生断脆。
(3)本发明采用多级时效方案，其中，一级时效可生成来连续晶相，二级时效可使晶内析出相回溶、晶界析出长大粗化，三级再时效采用相对温和的冷却速度，可在兼顾铝合金材料的力学性能的同时，有效提升其耐腐蚀性能。
(4)本发明采用的高伸率铝包钢芯铝绞线，可以提高线路安全性，增大塔杆档距，降低投资成本。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1为铝包钢线结构示意图；
图2为铝包钢绞线绞合结构中铝包钢线排列方式示意图；
图3为高伸率铝包钢芯铝绞线中铝包钢绞线和硬铝线之间的位置排布关系示意图。
附图中的标号为：
1、高伸率铝包钢绞线；1-1、钢；1-2、铝层；2、硬铝线。
具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
(实施例1)
本实施例的高伸率铝包钢芯铝绞线包括铝包钢绞线和硬铝线，其中，硬铝线绞合在铝包钢绞线外层；绞合后铝包钢线的导电率不小于14％IACS,断后伸长率不小于2.5％；硬铝线的强度不小于170MPa,导电率不小于62.0％IACS；所述铝包钢绞线在与硬铝线进行绞合前先经绞合和时效处理。
其制备包括如下步骤：
S1、盘条制备：将坯料进行融钢、轧制、淬火，制得淬火钢丝盘条；制得的盘条钢号72A级及以上，强度1160-1380MPa,伸长率≥7.5％。
S2、包覆母线：将S1中制得的钢丝盘条进行清理，去除氧化铁皮，然后挤压包覆铝层，操作时，模腔温度430℃；
S3、拉制铝包钢线：将包覆母线经多模拉制，拉制成铝包钢线拉丝延时系数为1.03；制得的直径为2.4mm的LB20A铝包钢线，其强度为1390MPa,伸长率为1.0％；
S4、将多根铝包钢绞线按正规排列进行绞合，绞合排列规律为1+6；
S5、铝包钢绞线时效处理；将铝包钢绞线进行时效，时效处理为三步分阶段设置，分别为150℃时效1小时，280℃时效4小时，150℃时效1小时。从而制得LB20A型高伸率铝包钢绞线。LB20A铝包钢绞线的铝包钢线强度为1370MPa,伸长率为2.7％；
S6、绞合硬铝线：在右向LB20A-7/2.4高伸率铝包钢绞线外同心紧密绞合两层直径为3.6mm的硬铝线，硬铝线结构为9+15，制得相邻层绞向相反的高伸率铝包钢芯铝绞线，硬铝线的强度不小于170MPa,导电率不小于62.0％IACS，硬铝线为圆线。
(实施例2)
本实施例的高伸率铝包钢芯铝绞线包括铝包钢绞线和硬铝线，其中，绞合后铝包钢线的导电率不小于14％IACS,断后伸长率不小于2.5％；硬铝线绞合在铝包钢绞线外层；硬铝线的强度不小于180MPa,导电率不小于61.0％IACS；所述铝包钢绞线在与硬铝线进行绞合前先经绞合和时效处理。
其制备包括如下步骤：
S1、盘条制备：将坯料进行融钢、轧制、淬火，制得淬火钢丝盘条；制得的盘条钢号72A级及以上，强度1160-1380MPa,伸长率≥7.5％。
S2、包覆母线：将S1中制得的钢丝盘条进行清理，去除氧化铁皮，然后挤压包覆铝层，操作时，模腔温度440℃；
S3、拉制铝包钢线：将包覆母线经多模拉制，拉制成铝包钢线拉丝延时系数为1.05；制得直径为2.4mm的LB23A铝包钢线，其强度为1280MPa,伸长率为1.0％；
S4、将多根铝包钢绞线按正规排列进行绞合，绞合排列规律为1+6；
S5、铝包钢绞线时效处理；将铝包钢绞线进行时效，时效处理为三步分阶段设置，分别为150℃时效1小时，280℃时效4小时，150℃时效1小时。从而制得LB23A高伸率铝包钢绞线,LB23A铝包钢绞线的铝包钢线强度为1260MPa,伸长率为3.0％；
S6、绞合硬铝线：在右向LB23-7/2.4高伸率铝包钢绞线外同心紧密绞合两层直径为3.6mm的硬铝线，硬铝线结构为9+15，制得相邻层绞向相反的高伸率铝包钢芯铝绞线，硬铝线为圆线。
(实施例3)
本实施例的高伸率铝包钢芯铝绞线包括包括铝包钢绞线和硬铝线，其中，绞合后铝包钢线的导电率不小于14％IACS,断后伸长率不小于2.5％；硬铝线绞合在铝包钢绞线外层；硬铝线的强度不小于190MPa,导电率62.0％IACS；所述铝包钢绞线在与硬铝线进行绞合前先经绞合和时效处理。
其制备包括如下步骤：
S1、盘条制备：将坯料进行融钢、轧制、淬火，制得淬火钢丝盘条；制得的盘条钢号72A级及以上，强度1200MPa,伸长率8.2％。
S2、包覆母线：将S1中制得的钢丝盘条进行清理，去除氧化铁皮，然后挤压包覆铝层，操作时，模腔温度450℃；
S3、拉制铝包钢线：将包覆母线经多模拉制，拉制成铝包钢线拉丝延时系数为1.04；制得的直径为2.4mm的LB27铝包钢线，其抗张强度为1200MPa,伸长率为1.8％；
S4、将多根铝包钢绞线按正规排列进行绞合，绞合排列规律为1+6+12；
S5、铝包钢绞线时效处理；将铝包钢绞线进行时效，时效处理为三步分阶段设置，分别为150℃时效1小时，280℃时效4小时，150℃时效1小时。从而制得LB27A高伸率铝包钢绞线,LB27高伸率铝包钢绞线铝包钢绞线强度为1160MPa,铝包钢线的伸长率为3.2％；
S6、绞合硬铝线：在右向LB27-7/2.4高伸率铝包钢绞线外同心紧密绞合两层直径为3.6mm的硬铝线，硬铝线结构为9+15，制得相邻层绞向相反的高伸率铝包钢芯铝绞线，硬铝线为圆线。
(实施例4)
本实施例的高伸率铝包钢芯铝绞线包括包括铝包钢绞线和硬铝线，其中，绞合后铝包钢线的导电率不小于14％IACS,断后伸长率不小于2.5％；硬铝线绞合在铝包钢绞线外层；硬铝线的强度不小于183MPa,导电率不小于62.1％IACS；所述铝包钢绞线在与硬铝线进行绞合前先经绞合和时效处理。
其制备包括如下步骤：
S1、盘条制备：将坯料进行融钢、轧制、淬火，制得淬火钢丝盘条；制得的盘条钢号72A级及以上，强度1170MPa,伸长率8.2％。
S2、包覆母线：将S1中制得的钢丝盘条进行清理，去除氧化铁皮，然后挤压包覆铝层，操作时，模腔温度430℃；
S3、拉制铝包钢线：将包覆母线经多模拉制，拉制成铝包钢线拉丝延时系数为1.06；制得的LB14A铝包钢线，抗张强度为1600MPa,铝包钢线的伸长率为1.6％；
S4、将多根铝包钢绞线按正规排列进行绞合，绞合排列规律为1+6+12；
S5、铝包钢绞线时效处理；将铝包钢绞线进行时效，时效处理为三步分阶段设置，分别为150℃时效1小时，280℃时效4小时，150℃时效1小时。从而制得LB14A高伸率铝包钢绞线。高伸率铝包钢线强度为1590MPa,伸长率为2.5％；
S6、绞合硬铝线：在右向LB14-7/2.4高伸率铝包钢绞线外同心紧密绞合两层直径为3.6mm的硬铝线，硬铝线结构为9+15，制得相邻层绞向相反的高伸率铝包钢芯铝绞线，硬铝线的强度不小于183MPa,导电率不小于62.1％IACS，硬铝线为圆线。
对比例
本对比例1、2、3、4与实施例1、2、3、4的区别仅在于，铝包钢绞线绞后未时效退火处理，其他条件与制备方法均与实施例1、2、3、4相同。
对以上实施例1～4得到的高伸率铝包钢芯铝绞线进行整根绞线的拉断力测试，得到以下数据：
| 序号 | 1 | 2 | 3 | 4 |
| 型号规格 | JL/LB20A-240/30 | JL/LB23-240/30 | JL/LB27-240/30 | JL/LB14-240/30 |
| 实施例(kN) | 87.6 | 79.52 | 73.80 | 95.15 |
| 对照组(kN) | 78.12 | 71.35 | 64.92 | 84.65 |
对以上实施例1～4得到的高伸率铝包钢绞线进行拉断力测试，得到以下数据：
| 序号 | 1 | 2 | 3 | 4 |
| 型号规格 | JLB20A-30 | JLB23-30 | JLB27-30 | JLB14-30 |
| 实施例(kN) | 40.21 | 37.15 | 34.37 | 47.97 |
| 对照组(kN) | 36.19 | 34.23 | 30.01 | 41.85 |
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种高伸率铝包钢芯铝绞线，其特征在于：包括铝包钢绞线和硬铝线，所述硬铝线绞合在铝包钢绞线外层；绞合后铝包钢线的导电率不小于14％IACS ,断后伸长率不小于2.5％；硬铝线的强度不小于160MPa,导电率不小于61.0％IACS；其中，先将所述铝包钢绞线进行预绞合形成铝包钢绞线，再将所述铝包钢绞线经150℃时效1小时，280℃时效4小时，150℃时效1小时三级时效处理，而后再与硬铝线进行进行绞合处理。
2.根据权利要求1所述的高伸率铝包钢芯铝绞线，其特征在于：所述硬铝线为圆线或型线中的一种。
3.根据权利要求1所述的高伸率铝包钢芯铝绞线，其特征在于：所述硬铝线层数为最少一层。
4.根据权利要求1所述的高伸率铝包钢芯铝绞线的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、盘条制备：将坯料进行融钢、轧制、淬火，制得淬火钢丝盘条；
S2、包覆母线：将S1中制得的钢丝盘条进行清理，去除氧化铁皮，然后挤压包覆铝层，形成包覆铝线；
S3、拉制铝包钢线：将包覆母线经多模拉制，制得的铝包钢绞线；
S4、绞合铝包钢绞线：将多根铝包钢绞线按正规排列进行绞合；
S5、铝包钢绞线时效处理：将铝包钢绞线进行时效处理，制得高伸率铝包钢绞线；
S6、绞合硬铝线：在高伸率铝包钢绞线外同心紧密绞合硬铝线，制得高伸率铝包钢芯铝绞线。
5.根据权利要求4所述的高伸率铝包钢芯铝绞线的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中制得的淬火钢丝盘条盘条钢号72A级及以上，强度1160~1380MPa,伸长率≥7.5％。
6.根据权利要求2所述的高伸率铝包钢芯铝绞线的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中，模腔温度430℃~450℃。
7.根据权利要求4所述的高伸率铝包钢芯铝绞线的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中，拉丝延时系数为1 .03~1 .07，制得的铝包钢绞线强度为1100~1600MPa ,铝包钢线的伸长率为1.0~1.6％。
8.根据权利要求4所述的高伸率铝包钢芯铝绞线的制备方法，其特征在于：所述步骤S5中，时效处理为三步分阶段设置，分别为150℃时效1小时，280℃时效4小时，150℃时效1小时。
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